1、 培训学习目标了解铸铁的特性、铸铁的分类及铸铁的焊接材料，掌握铸铁的焊接工艺。目目 录录第一节 铸铁概述一、铸铁的分类二、铸铁的牌号第二节 铸铁用焊接材料一、铸铁焊条的类别二、铸铁焊丝三、铸铁气焊用熔剂第三节 灰铸铁的焊接一、灰铸铁的焊接性二、灰铸铁的焊接工艺第四节 球墨铸铁的焊接一、球墨铸铁的焊接性二、球墨铸铁的焊接工艺训练1 灰铸铁底座裂纹的焊条电弧焊补焊训练2 球墨铸铁的补焊复习思考题 铸铁(其碳的质量分数w（C）2.14%)可分为：灰铸铁、白口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁和耐蚀奥氏体铸铁等。(1)灰铸铁：灰铸铁中的碳是以片状石墨的形态，存在于珠光体或铁素体、或珠光体和铁素体按不同
2、比例混合的基体组织中。灰铸铁的断口呈灰色的。(2)白口铸：铁白口铸铁是由珠光体、共晶渗碳体和二次渗碳体组成的，在白口铸铁中，碳元素除少量的溶入铁素体外，绝大部分以渗碳体（Fe3C）的形式存在。(3)可锻铸铁可锻铸铁是由白口铸铁经过高温退火处理后，使共晶渗碳体分解而形成团絮状石墨。(4)球墨铸铁:经过球化剂球化的铸铁，碳以球状石墨形式存在，称为球墨铸铁。球墨铸铁的正常组织是细小圆整的石墨球加金属基体。(5)蠕墨铸铁：蠕墨铸铁的石墨呈蠕虫状，与片状石墨相比，蠕状石墨短而厚。CFe3(6)耐蚀奥氏体铸铁：因为w（Ni）在13.5%36%之间的铸铁,是以奥氏体为基体的铸铁,所以称为奥氏体铸铁。由于铸铁
3、件在生产中往往会产生铸造缺陷，有时常出现裂纹等缺陷，因此，在实际生产中铸铁件的补焊应用很多，而焊接用得很少。铸铁焊条的类别主要有：铁基焊条（灰铸铁焊条、球墨铸铁焊条）、镍基焊条（纯镍铸铁焊条、镍铜铸铁焊条、镍铁铸铁焊条、镍铁铜铸铁焊条）、其他焊条（纯铁及碳钢焊条、高钒焊条）等三大类。1.铸铁焊条的型号、牌号 铸铁焊条是根据熔敷金属的化学成分和用途来划分型号的。（1）铸铁焊条的型号 铸铁焊条的型号是根据熔敷金属化学成分和用途来划分的。2.铸铁焊条的型号、牌号对照3.铸铁焊条的选用1.铸铁焊丝的型号、牌号 （1）铸铁焊丝的型号1.铸铁焊丝的型号、牌号 （4）铸铁焊丝牌号举例2.铸铁焊丝的选用 选择
4、铸铁焊丝的原则，首先要考虑焊丝的焊接性，以及该焊丝焊接的接头力学性能是否满足焊件的力学性能要求。同时，还要考察焊丝的使用性能。其次，要考察焊丝的工艺性，在工艺性方面主要包括操作性能和成形性能。最后，还要考察经济合理性。1.焊接接头容易出现白口及淬硬组织焊接接头上的组织变化，可以分为六个区域，如图2-1所示。图2-1 灰铸铁焊接接头的组织变化图1.焊接接头容易出现白口及淬硬组织 （1）焊缝区 当焊缝的化学成分与焊件的成分相同时，焊缝基本上是白口组织。如果增大焊接热输入，焊缝中可以出现一定量的灰铸铁，但还不能完全消除白口组织。（2）半熔化区 此区域较窄，温度处于液相线和固相线之间，其温度范围为11
5、501250。在焊接操作时，此区域处于半熔化状态，即液固状态。（3）奥氏体区 该区域位于固相线与共析温度上限之间。加热温度范围为8201150，在此区内铸铁为固态。在焊接过程快速冷却时，得到珠光体二次渗碳体石墨的组织。1.焊接接头容易出现白口及淬硬组织 （4）重结晶区 这个区域很狭窄，加热温度范围为780820。铸铁中只有部分组织可以转变为奥氏体，在焊后的冷却过程中，奥氏体转变为珠光体。（5）碳化物石墨化区及原始组织区 该区域温度低于780，熔焊后，该区组织没有明显变化或不变。2.白口及淬硬组织的危害 （1）容易产生焊接裂纹。（2）灰铸铁焊后难于进行机械加工。3.焊接接头容易出现裂纹 （1）冷
6、裂纹 铸铁焊接时，冷裂纹可以发生在焊缝及热影响区，并时常伴有较响的产生裂纹的脆断声音。铸铁焊接时出现的裂纹可分为冷裂纹和热裂纹两类。（2）热裂纹 当焊缝为铸铁型时，焊缝对热裂纹不敏感。但当采用低碳钢焊条与镍基铸铁焊条冷焊时，焊缝容易出现结晶裂纹。产生裂纹的原因主要有：铸铁强度低、铸铁的塑性极差、焊件受热不均匀、焊接应力大等。为防止铸铁补焊时产生裂纹，采取的措施主要有焊件焊前预热，焊后缓冷；采用加热减应区法；调整焊缝化学成分；采用合理的焊补工艺；采用栽螺钉法等。4.变质的铸铁件出现不容易熔合的现象1.气焊技术 灰铸铁常用的焊接工艺方法主要有：电弧热焊、电弧冷焊和气焊等三种。（1）焊前预热 对于刚
7、度较大的铸铁件，要减小焊接应力，防止产生裂纹。（2）气焊熔剂 （3）焊炬的选择 焊炬宜选用功率较大的大、中号焊炬。对于铸铁件壁厚20mm以下的，可以选择2mm孔径的焊嘴；铸铁件壁厚20mm以上的，可以选择3mm孔径的焊嘴。（4）加热减应区 加热减应区法操作如下：焊前或气焊过程中，用火焰加热铸铁焊件的适当部位，利用热胀冷缩的规律，减小气焊过程的收缩应力，避免产生裂纹。加热减应区法操作见图2-2。图2-2 加热减应区法操作 （5）焊丝的选用铸铁件气焊时，用RZC型焊丝焊接。常用的铸铁气焊焊丝成分见表2-4。（6）灰铸铁热焊与冷焊方法的选择 灰铸铁进行热焊，它只适用于结构比较复杂、焊后要求使用性能较
8、高的薄壁铸件的补焊。灰铸铁的冷焊适用于壁厚较均匀、结构应力较小的中、小型铸件。（7）灰铸铁气焊焊补的操作要点 1）宜采用中性焰或弱碳化焰气焊灰铸铁。2）气焊过程中，如果发现熔池中有白亮的夹杂物时，应立即将焊丝端头沾上少量的熔剂，插入熔池中并搅动熔池。3）焊后应继续用气体火焰加热补焊区。灰铸铁焊条电弧冷焊可分为灰铸铁同质焊缝焊条电弧冷焊和灰铸铁异质焊缝焊条电弧冷焊两种。（1）灰铸铁同质焊缝焊条电弧冷焊 1）在焊接同质焊缝时，一定要确保焊接接头的缓慢冷却速度。还要控制焊缝的化学成分，进一步提高焊缝石墨化元素含量。2）焊条的选择。同质焊缝补焊用焊条主要有Z248、Z208等。3）焊接操作 首先，在铸
9、铁焊件缺陷处裂纹的两端打止裂孔，同时，加工出形状合适的坡口，并清除待焊处的油、污、锈、垢。选择焊接参数。用较大的焊接电流、长电弧连续焊接，焊条不作横向摆动。2.灰铸铁焊条电弧焊冷焊技术 补焊后的焊缝与母材齐平后，还应该继续焊接，使余高加大到68mm为止。每焊完一小段后，应立即进行焊缝锤击处理。（2）灰铸铁异质焊缝焊条电弧冷焊 1）异质焊缝的分类。异质焊缝可分为钢基、铜基和镍基三种。2）灰铸铁异质焊缝焊条电弧冷焊操作：采用短弧、断续施焊。采用小电流焊接。为了减小熔合比，应采用U形坡口。采用短弧和较快的焊接速度焊接。合理选择灰铸铁焊接操作方向和顺序。选择锤击焊方法。合理选择焊条。（1）半热焊预热温
10、度及应用 主要用于被补焊处刚度较小、结构比较简单的铸铁焊件。3.灰铸铁焊条电弧焊半热焊技术 （2）焊接材料 焊条型号为EZC。（3）预热 预热温度的选择主要依据铸件的体积、壁厚、缺陷位置、结 构复杂程度、补焊处拘束度及预热设备来决定。（4）补焊操作 根据灰铸铁焊件的壁厚尽量选择大直径的焊条，焊接电流可根据下列公式选择：I=（4050）d式中 I焊接电流（A）；d焊条直径（mm）。（5）焊后处理 对于重要的铸件焊后最好进行消除应力处理，然后随炉冷却。焊前准备、焊前预热、补焊工艺及焊后处理等。4.灰铸铁焊条电弧焊热焊技术 （1）焊前准备 清除待焊处的油、污、锈、垢，铲除缺陷直至露出金属光泽，根据焊
11、接工艺要求开坡口，坡口的外形要求是上边稍大而底部稍小些，并且在坡口低部应圆滑过渡。（2）焊前预热 灰铸铁热焊焊前将焊件预热至600700。（3）补焊工艺 选择较大直径的焊条和大电流焊接，焊接电流的确定,可参照公式选择：I=（4050）d，其中d为焊条直径。（4）焊后处理 焊后一定要采取保温缓冷的措施对于较重要的焊件，最好进行消除应力处理。灰铸铁的焊接技术是铸铁焊接的核心。牢记！灰铸铁可以用手工电渣焊焊接，但是，它只适用于大型铸件上的大缺陷或巨大缺陷的补焊；灰铸铁也可以用CO2气体保护焊进行焊接，其焊接工艺基本与焊条电弧焊冷焊相同。5.灰铸铁其他焊接技术 球墨铸铁与灰铸铁焊接性有相同之处，也有不
12、同之处。主要表现为：1）球墨铸铁的白口化倾向及淬硬倾向比灰铸铁大。气焊有利于焊缝金属的石墨球化过程，防止球墨铸铁型焊缝及半熔化区因出现白口铸铁与焊接热影响区出现马氏体组织而产生裂纹。此外，气焊火焰预热焊件比较方便，适于中小缺陷的补焊。2）球墨铸铁焊接接头力学性能较高。3）球墨铸铁的焊接性比灰铸铁要好些。1.球墨铸铁的气焊 常用的球墨铸铁焊丝有加轻稀土（铈）镁合金焊丝和加钇基重稀土焊丝两种。气焊球墨铸铁焊丝的化学成分见表2-6。当采用焊条电弧焊时，由于冷却速度很大，球墨铸铁焊缝白口倾向增大。球墨铸铁焊接时，要解决好两个问题：（1）确定好预热温度 采用500700高温预热法焊接。（2）选择好球墨铸
13、铁焊条 同质焊缝和异质（非球墨铸铁型）焊缝两种。同质焊缝焊条电弧焊用焊条的牌号为Z258。异质焊缝（非球墨铸铁型）焊条电弧焊用焊条主要有镍铁焊条（Z408）以及高钒焊条（Z116、Z117）。2.球墨铸铁的焊条电弧焊 目前球墨铸铁的焊条电弧焊有如下两种形式：1）同质焊缝焊条电弧冷焊：Z258焊条。Z238焊条。2）异质焊缝焊条电弧冷焊：镍铁焊条（EZNiFe-1）。高钒焊条（EZV）。（3）焊件 见图2-3。1.焊前准备（1）焊机 ZX5-400型弧焊整流器，直流反 接，焊条接正极。（2）焊条 Z117，焊条直径为3.2mm。（4）辅助工具和量具 图2-3 灰铸铁底座1加热减应区 2裂纹训练1
14、 灰铸铁底座裂纹的焊条电弧焊补焊2.焊件清理1）将灰铸铁底座裂纹处两边各30mm范围内的氧化皮、污、锈、垢等，用角磨砂轮和钢丝刷打磨干净。开坡口，见图2-3，坡口的形状要便于补焊及减小焊件母材的熔化量。2）将焊件按图2-4固定。训练1 灰铸铁底座裂纹的焊条电弧焊补焊图2-4 灰铸铁底座固定3.焊接操作（1）加热减应区（2）操作要领 1）采取短段焊缝断续焊，降低补焊区的温度，以减小焊接热应力和防止产生冷裂纹，灰铸铁底座裂纹焊条电弧冷焊焊接顺序见图2-5。2）进行线状裂纹缺陷补焊时，焊前必须在裂纹处开7080U形坡口。3）在保证焊缝与母材熔合的前提下，尽量采用小电流焊接。4）每焊完一小段后，立即用
15、圆头小锤快速锤击焊缝。5）灰铸铁焊接时，对于多层焊缝，其焊接顺序是：先焊两边缘焊缝，然后再依次向中间焊接，以减小应力。3.焊接操作图2-5 灰铸铁底座裂纹焊条电弧冷焊焊接顺序 （焊接顺序为先焊A面，再焊B面焊缝）4.焊缝的清理 焊完焊缝后，用敲渣锤和钢丝刷清理焊接飞溅和焊渣。5.焊缝质量检查 （1）焊缝外形尺寸焊缝余高为03mm，焊缝余高差2mm，焊缝宽度比坡口每侧增宽0.52.5mm,焊缝宽度差3mm。（2）焊缝表面缺陷咬边深度0.5mm，焊缝两侧咬边总长不得超过10mm。焊缝表面不得有裂纹、夹渣、气孔和焊瘤等。1.焊前准备（1）焊机 ZX5-400弧焊整流器（2）焊条 EZNiFe-1（Z
16、408）焊条，3.2mm（3）焊件 QT600-3球墨铸铁的气缸体有一处裂纹，缸体壁厚 为20mm。（4）辅助工具和量具焊条保温筒、角向打磨机、钢丝刷、敲渣锤、焊缝万能量规、温度笔（65010）。训练2 球墨铸铁的补焊2.焊件清理（1）将球墨铸铁裂纹处两边各30mm范围内的氧化皮、污、锈、垢等，用角磨砂轮和钢丝刷打磨干净。（2）开U形坡口，坡口的形状要便于补焊及减小焊件母材的熔化量，其坡口尺寸见图2-6。训练2 球墨铸铁的补焊图2-6 球墨铸铁U形坡口尺寸3.焊接操作 （1）在裂纹坡口的两侧进行EZNiFe-1（Z408）焊条堆焊，用跳焊法分散热量，焊后立即锤击焊缝。（2）在已堆焊的裂纹两边的
17、焊缝上，将裂纹封口，其焊接顺序见图2-7。每段焊缝的长度为10mm左右，焊后立即进行焊缝锤击。（3）焊接参数为焊条直径4mm，焊接电流130150A。图2-7 球墨铸铁补焊顺序4.焊缝清理用角磨砂轮将焊缝表面打磨，使堆焊焊缝表面与焊件表面齐平。5.焊缝质量检查焊缝表面缺陷咬边深度0.5mm，焊缝两侧咬边总长不得超过10mm。1.铸铁分为哪几类？2.简述铸铁牌号的表示方法。3.铸铁焊条有哪几种类别？4.铸铁焊条的牌号、型号如何表示？5.铸铁焊丝的牌号、型号如何表示？其选用原 则是什么？6.简述灰铸铁的焊接性。7.灰铸铁有哪几种焊接方法？8.变质的铸铁件不容易熔合的原因是什么？9.什么是加热减应区？10.灰铸铁热焊与冷焊的特点是什么？11.焊接同质焊缝主要解决什么难点？12.简述灰铸铁异质焊缝焊条电弧热焊操作注意事项。13.怎样选择灰铸铁的热焊与冷焊？什么是同质焊缝？第二章 铸铁的焊接14.什么是异质焊缝？有哪几种异质焊缝？15.简述灰铸铁异质焊缝焊条电弧冷焊操作注意事项。16.简述球墨铸铁的焊接性。17.简述灰铸铁的气焊技术。18.简述球墨铸铁的气焊技术。19.简述球墨铸铁的焊条电弧焊技术。第二章 铸铁的焊接
